Door zaken uit te sluiten komen we echter ook al weer een stapje verder in het ontrafelen van het mysterie.

Wat is donkere materie? Het is een vraag waar naar lang speurwerk nog steeds geen eenduidig antwoord op te geven is. Toch zijn wetenschappers het erover eens dat 85 procent van ons universum uit deze mysterieuze materie bestaat. Maar pogingen om donkere materiedeeltjes te detecteren, liepen altijd nog op niets uit. Zelfs experimenten met de Large Hadron Collider konden niet de ware aard van donkere materie boven tafel krijgen. Maar onderzoekers geven niet op. In een nieuwe studie probeerden ze te achterhalen of een theorie van Steven Hawking misschien de sleutel is tot het achterhalen van donkere materie.

Theorie
In de theorie stelt Hawking dat donkere materie bestaat uit primordiale zwarte gaten – zwarte gaten die kort na de oerknal zouden zijn ontstaan – die kleiner zijn dan een tiende millimeter. In de nieuwe studie probeerden de onderzoekers dit na te gaan. Ze gebruikten de Japanse Subaru-telescoop om deze oeroude zwarte gaten tussen de aarde en het Andromedastelsel op te sporen.


Zwaartekrachtslenzen
Hoe? Door middel van zwaartekrachtslenzen. Dit is een relatief zeer sterk zwaartekrachtveld – zoals dat van een zwart gat – dat lichtstralen afkomstig van een object erachter – zoals van een ster – afbuigt. Een dergelijke afbuiging van het licht zou ervoor zorgen dat de achtergrondster veel helderder lijkt dan hij eigenlijk is. Dit zou betekenen dat als kleine, oeroude zwarte gaten zich tussen ons en het Andromedastelsel bevinden, de sterren uit dit stelsel voor korte tijd oplichten (zie afbeelding hieronder).

Terwijl de Subaru-telescoop op aarde naar het Andromedastelsel kijkt, wordt een ster in Andromeda voor een korte tijd helderder op het moment dat een primordiaal zwart gat voor de ster langs beweegt. Afbeelding: Kavli IPMU

Andromedastelsel
Dit is echter makkelijker gezegd, dan gedaan. De telescoop vanaf de aarde moet namelijk wel precies op één lijn staan met het zwarte gat en een ster uit het Andromedastelsel om het effect te kunnen waarnemen. Om de kans hierop te maximaliseren, gebruikten de onderzoekers de Hyper Suprime-Cam van de Subaru-telescoop, die in één beeld het Andromedastelsel kan vastleggen. Rekening houdend met hoe snel primordiale zwarte gaten naar verwachting in de interstellaire ruimte bewegen, nam het team meerdere foto’s om een lichtpiek van een ster op te vangen.

De onderzoekers tuurden zeven uur achtereen naar de hemel en verzamelden 190 beelden van het Andromedastelsel. Daarna spitten ze alle gegevens door op zoek naar zwaartekrachtslenzen. De onderzoekers hadden vooraf berekend dat als de theorie waar is, ze op 1000 gebeurtenissen zouden moeten stuiten. Maar na zorgvuldige analyses konden ze helaas maar één geval detecteren. De resultaten tonen aan dat kleine, oeroude zwarte gaten niet meer dan 0,1 procent van alle massa van donkere materie uitmaken. Het is daarom onwaarschijnlijk dat Hawking’s theorie klopt. En daarom komen de onderzoekers tot de conclusie dat donkere materie niet bestaat uit kleine, primordiale zwarte gaten. En dus gaat de zoektocht door.